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Verfahren zum Konzentrieren von Schwefelsäure.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konzentrieren von Schwefelsäure mit Hilfe von Elementen, die kaskadenförmig angeordnet sind und untereinander in Verbindung stehen, so dass die Schwefelsäure von dem'oberen -Element nach dem unteren fliesst, während die durch die Verdampfung der Säure unter dem Einfluss einer Heizvonichtung erzeugten Dämpfe, von dem untersten Element zum obersten aufsteigen.
Die Erfindung bezweckt, eine möglichst vollständige Ausnutzung der in diesen Dämpfen enthaltenen Wärme zu erzielen unter gleichzeitiger möglichst schwacher Entwicklung von Schwefelsäuredämpfen. Sie besteht im wesentlichen darin, die in jedem der Elemente erzeugten Dämpfe in die im nächstliegenden höheren Element oder in dem letzten Elemente, dem die frische Säure zugeführt wird, enthaltene Flüssigkeit zu schicken, so dass die in den ersten Dämpfen enthaltene und durch ihre Kondensation frei werdende Wärme ausgenutzt wird, um eine neue Dampfmenge von niedrigerer Temperatur und von geringerem Gehalt an Schwefelsäure zu erzeugen.
Das Verfahren wird in der Praxis mit Hilfe einer Vorrichtung ausgeführt, die in bekannter Weise aus kaskadenförmig angeordneten Elementen besteht und durch eine geeignete Heizquelle geheizt wird. In der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens fliesst die Säure durch besondere Verbindungsrohre, welche ausschliesslich für die Zirkulation der Säure dienen, von den oberen nach den unteren Elementen, während die in jedem Elemente entwickelten Dämpfe in das unmittelbar darüber gelegene Element durch ein Rohr geführt werden, das in die in den höher gelegenen Elementen enthaltene Säure mündet.
Die Zeichnung stellt in einem Ausführungsbeispiel schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des den Gegenstand bildenden Verfahrens dar.
D : e geschlossenen Elemente d bestehen aus einem geeigneten Material, beispielsweise aus säurebeständigem Siliziumguss oder aus Platin (für starke Säuren) oder auch aus gewöhnlichem oder Hartblei (für schwache Säuren). Diese Elemente sind kaskadenförmig angeordnet und stehen untereinander durch Rohre b in Verbindung, die zur Zirkulation der Säure dienen und ein konstantes Niveau in jedem Element aufrecht erhalten. Das unterste Element ist mit einem Rohr c für den Abfluss der konzentrierten Säure versehen, während das oberste Element mit einem Rohr it ausgestattet ist, das zu einem Erhitzer für die zufliessende frische Säure führt.
Die Elemente sind ausserdem durch Rohre f miteinander verbunden. welche bei dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel dazu bestimmt sind, die in dem einen Element erzeugten Dämpfe zu dem unmittelbar darauffolgenden oberen zu leiten. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, mündet jedes Rohr f in dem oberen Element unter dem Niveau der darin enthaltenen Säure. Das letzte Element, dem die frische Säure zugeführt wird, ist mit einem Rohr g-versehen, das zu einem Schlangeoder sonstigen Rohr h führt, welches dazu dient, die dasselbe aussen bespülende, zu konzentrierende Säure zu erhitzen. Das Schlangenrohr selbst ist mit einem zweiten Schlangenrohr i verbunden, das sich in einem Kühlbottich j befindet, der mit Zu-und Abflussrohren für eine Wasserzirkulation versehen ist.
Wenn man die in der Vorrichtung
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erzeugten Dämpfe in anderer'Weise \'erwerten will, kann man das Schlangel1lohr uder die sonstigen Organe k und i oder eines von ihnen fortlassen. Der gesamte Appaiat ist derart angeordnet, dass die Konzentrationselemente den Gasen einer Feuerung 1 oder einer sonstigen geeigneten Heizquelle eine möglichst grcsse Obernäche bieten.
Während der Arbeit flieht die durch Roh. d von dem Erhitzer e kommende Säure durch die Rohre b in die verschiedenen Elemente der Vorrich ung herab. Die Dämpfe steigen in entgegengesetzter Richtung auf, brodeln in den Flüssigkeiten der folgenden Elemente und gelangen schliesslich durch das letzte Element, das die Säure zuführt und von dort in den Erhitzer e für die zu konzentrierende Säure.
Die in einem bestimmten Element erzeugte Mischung von Schwefelsäure-und Wasserdämpfen muss also jedesmal e : ner flüssigen Mischung von Schwefelsäure und Wasser von geringerer Stärke als die Flüssigkeit, aus der die Dämpfe enstanden sind, begegnen.
Folglich muss Kondensation der Schwefelsäure eintreten und die dadurch in Freiheit gesetzte Wä me dient zur Verdampfung einer gewissen Wassermenge. Wenn dann zu gleicher Zeit eine gewisse Wasserdampfmenge kondensiert wird, so sind die Kondensationswärme dieses Dampfes Lnd die Reaktionswärme zwischen diesem kondensierten Wasser und der Schwefelsäure jener Wärmemenge äquivalent, welche nötig ist, um von neuem eine gleiche Wassermenge zu verdampfen, allerdings mit dem Unterschiede, dass die neu erzeugten Dämpfe eine niedrigere Temperatur haben, als die ersten Dämpfe.
Hieraus folgt, dass die in einem unteren Element'erzeugten Dämpfe durch das Brodeln in der Flüssigkeit eines oberen Elementes durch eine entsprechende andere Dampfmenge ersetzt werden, die eine niedrigere Temperatur und einen, chwächelen Gehalt an Schwefelsäure hat.
Da aber die Temperatur der aus dem einen Element entweichenden Dämpfe merklich geringer ist. als die Temperatur der in diesem Element siedenden Flüssigkeit, so kann die Temperatur der in der Flüssigkeit des folgenden Elementes brodelnden Dämpfe geringer sein, als die Verdampftemperatur der in dem zweiten Element siedenden Flüssigkeit. Andrerseits erfordert aber die Verdampfung einer weiteren Wassermenge als derjenigen, welche der Kondensation der von dem vorhergehenden Elemente herrührenden Dämpfe entspricht, ausser der weiteren Verdampfwärme auch jene Wärmemenge, die gleich der Reaktionswärme zwischen der Schwefelsäure und jener Wassermenge ist.
Zur Erzielung einer wirksamen Verdampfung in dem folgenden Element ist daher äussere Wärmezufuhr nötig, welche durch die Feuerung 1 oder eine sonstige geeignete Wärmequelle, beispielsweise durch Heizschlangen erzielt wird, die mit Gasen oder Dämpfen von genügend hoher Temperatur geheizt werden.
Die wirtschaftliche Ausnutzung der Wärme, die in dem entwickelten Dampfe vorhanden ist und die Kondensation der in diesem Dampfe enthaltenen Schwefelsäure ist nicht notwendigerweise mit dem Durchgang der erzeugten Dämpfe in einem bestimmten Element durch die Flüssigkeitsmasse, die das unmittelbar darauffolgende obere Element enthält, verbunden, sondern man kann ein im wesentlichen gleiches Ergebnis erzielen, wenn man gemäss den bekannten Anordnungen die in den verschiedenen Teilen des Apparates erzeugten Dämpfe in einem gemeinsamen Sammler vereinigt, wobei man jedoch diese Dämpfe in dem obersten Element, dem die f. eie Säure zugeführt wird, brodeln lässt.
Jedes der Elemente, aus denen sich die Vorrichtung zusammensetzt, könnte natürlich auch in verschiedene Teile, die stufenförmig angeordnet sind, geteilt sein. um die Zahl der Brodelstellen zu vermehren.